近日，国际分析化学领域权威期刊《Analytical Chemistry》在线发表了上海交通大学生命科学技术学院肖华课题组的研究论文《基于自由流等电聚焦电泳的肺癌唾液微生物组深度分离分析》（Free-Flow Isoelectric Focusing for comprehensive separation and analysis of human salivary microbiome for lung cancer）。生命科学技术学院博士研究生姜晓腾为该论文的第一作者，生命科学技术学院肖华研究员、电子信息与电气工程学院曹成喜教授与合作者王鹏博士为该论文的共同通讯作者。该论文通过发展自由流等电聚焦电泳新方法，对唾液微生物组进行了高效分离，显著降低了高丰度微生物和人源细胞对低丰度微生物分析鉴定的干扰，同时实现了对非优势菌群的富集，推动了对微生物组的深度解析。

人体的微生物组与人类健康密切相关，近年来对于肠道微生物组和口腔微生物组的组成和功能研究日益受到重视。口腔作为人体中仅次于肠道的第二大微生物聚集地，包含着超过700种的不同微生物，在调节代谢和免疫等方面发挥着独特的作用。多项研究表明，口腔微生物组成的变化与龋齿、牙周炎、口腔癌、肺癌、胰腺癌以及类风湿性关节炎等疾病息息相关。然而，目前的研究表明，基于PCR的扩增技术可能会因样品中的冗余基因序列而产生偏差；高丰度微生物的存在会严重影响非优势菌群的解析；基于质谱的宏蛋白质组学技术也受限于高丰度人源蛋白的干扰，对低丰度微生物的蛋白分析束手无策。针对这些挑战，该项工作利用自由流等电聚焦电泳建立了微生物组的高效分离和富集新方法，从根本上降低了高丰度微生物和人源细胞蛋白对低丰度微生物鉴定的影响，显著提高了对微生物组的解析和鉴定能力，为深度挖掘微生物组、开展组成和功能等研究提供了新颖的上游技术。

研究人员首先利用大肠杆菌作为模式微生物，构建了适合微生物电泳分离的缓冲体系并优化了相应的电泳分离条件。经过自由流等电聚焦电泳分离，模式微生物可以被聚焦在很窄的等电点范围内，因此证明可以根据不同微生物的差异等电点进行高效分离。采用优化的体系和条件，研究人员对唾液微生物组进行了自由流等电聚焦电泳分离富集，并对得到的多个组分进行了基因测序和宏蛋白质组学分析。实验结果表明，经过自由流等电聚焦，唾液微生物的鉴定数量显著提升，并可以检测到更多的低丰度微生物。研究人员进一步对肺癌患者的唾液微生物组进行了电泳分离和测序分析，发现了与正常人群呈现显著差异的微生物，在独立样本中的验证结果表明这些微生物具有准确检测肺癌的潜力，加深了对唾液微生物组的理解，也为肺癌的无创诊断提供了新的思路。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、国家重大科研仪器研制项目、上海市自然科学基金等项目支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c02627